Artikel in digital production
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2O16 4 ISSN 1433-2620 > B 43362 >> 20. Jahrgang >>> www.digitalproduction.com Deutschland Österreich Schweiz Published by MAGAZIN FÜR DIGITALE MEDIENPRODUKTION € 15,20 € 17,– sfr 23,– JUNI | JULI 04:2016 Zeichnen! Rendern! Filmen! TVPaint, Grease Pencil, After Effects, Clip Studio & mehr ... 3ds Max 2017, Modo Fur, Laubwerk, Plug-ins & Blender PTGui, NC3D-Scanner, Shootout, Tracking-Tool FOKUS FILM & VFX 3D & ANIMATION INTERACTIVE DIGITAL ART SCIENCE & EDUCATION SERVICE Es grünt so grün – auch ohne grünen Daumen Kaum eine Architektur-Visualisierung kommt ohne Bäume oder Büsche aus. Einerseits sollen diese Objekte nicht zu viel kostbare Rechenzeit für sich beanspruchen, andererseits auch nicht zu künstlich respektive computergeneriert wirken. Eine Auswahl landestypischer Spezies wäre zudem ebenso hilfreich wie Varianten des gleichen Baumtyps. Die Laubvon Arndt von Koenigsmarck werk Plant Kits wollen diesem Anspruch gerecht werden. D ie Plant Kits aus dem Hause Laubwerk fassen jeweils zehn Baumarten zusammen. So finden sich Laub- oder Nadelbäume unterschiedlicher Klimazonen je in verschiedenen Sets. Ganz neu erhältlich ist auch ein Paket nur mit tropischen Palmen. Dies mag sich zunächst nach einer geringen Anzahl anhören, doch jeder Baumtyp ist in drei Varianten und diese in jeweils drei Wachstumsphasen enthalten. Zusammen mit den Veränderungen durch die Jahreszeiten kommt man daher auf die recht stattliche Anzahl von 360 individuellen Modellen pro Set. Hinzu kommen weitere Optionen, um etwa die Größe und Anzahl der Blätter zu beeinflussen. Wir kommen gleich darauf zurück. Jedes Set bringt es aufgrund dieser Variationen und der darin enthaltenen Texturen auf ein stattliches Volumen von circa 800 bis 900 MB im gepackten Archiv und verfügt über eigene Plug-ins für die nahtlose Integration in Cinema 4D, Houdini und 3ds Max. Dies vereinfacht einerseits die Suche und die Integration eines bestimmten Gewächses in die Szene sowie die Konfiguration jedes Baums. Zudem lassen sich auf diesem Wege auch verschiedene Materialien erzeugen. So werden neben den jeweiligen nativen Renderern ebenso externe Renderer, wie V-Ray, Corona Renderer, Thea Render, Mental Ray oder ganz neu auch Octane unterstützt. 134 Die Installation Da es sich um Bibliotheken handelt, die später parametrisch editiert werden können und nicht nur um einfache 3D-Objekte, müssen die erworbenen Plant-Sets vor der Benutzung entpackt und ein eigener Installer gestartet werden. Dieser installiert neben den eigentlichen 3D-Objekten auch einen sogenannten Player, der für die Integration der Modelle in die jeweilige 3D-Software sorgt. Da dieser Laubwerk-Player fortlaufend aktualisiert und erweitert wird, um weitere externe Renderer nativ zu unterstützen oder auf Updates der 3D-Programme zu reagieren, kann eine erneute Installation der Kits nach einiger Zeit sinnvoll sein. Käufer erhalten deshalb permanenten Zugriff auf die jeweils aktuellen Versionen bereits erworbener Plant Kits in ihrem Accountbereich. Zudem stellt Laubwerk auch ein kostenfreies Plants Kit Freebie im Webshop bereit, das neben einigen Bäumen ebenfalls immer die aktuelle Version des Players enthält. Die Grundmodelle der Bäume werden selbst nicht direkt in die Verzeichnisse von Houdini, 3ds Max oder Cinema 4D kopiert, sondern in einen separaten Ordner. Wer also mehrere dieser Programme oder unterschiedliche Programmversionen gleichzeitig verwendet, muss nur das jeweilige PlayerPlug-in installieren und nicht alle Pflanzen und Texturen mehrmals installiert haben. Nach der abgeschlossenen Installation und dem Start von C4D, findet sich dort ein neuer Menüpunkt „Laubwerk“, über den die installierten Bäume in einem eigenen Browser betrachtet und ausgewählt werden können. Der Laubwerk-Browser In Cinema 4D erinnert dieser Browser sicherlich nicht zufällig an den Content Browser. Auch hier werden individuell skalierbare Vorschaubilder der installierten Bäume dargestellt, die zusätzlich die lateinischen Fachbezeichnungen und die umgangssprachlichen Namen anzeigen. Je nachdem, wie viele Plant Kits installiert wurden, kann daneben auch die integrierte Suchfunktion hilfreich sein, um direkt nach einer Esche oder einer Tanne suchen zu lassen, ohne durch alle Vorschaubilder scrollen zu müssen. Besonders gelungen empfinden wir dabei die zusätzlichen Informationen, die angezeigt werden, wenn der Mauszeiger über einem Vorschaubild abgelegt wird. Hier erfahren wir dann Näheres zu dieser Baumart, wie zum Beispiel in welchen Ländern oder tropischen Zonen diese normalerweise anzutreffen ist WWW.DIGITALPRODUCTION.COM AUSGABE O4:2O16 VEGETATION | LAUBWERK Die Laubwerk-Bäume bieten eigene Einstellungen, über die vor allem die Polygonanzahl für den jeweiligen Verwendungszweck optimiert werden kann. Zudem lässt sich hier auch zwischen den verschiedenen Wachstumsstadien und Varianten wählen. Farbeinstellungen nungsbereich nicht auffallen dürfte. Für die des Baum-Materials Materialien kann schließlich noch eine neue verwendet. Die hö- oder bereits existierende Ebene gewählt heren Qualitätsstu- werden, unter der diese Materialien dann fen laden zusätzlich beispielsweise im Material-Manager von CiBitmaps in die Mate- nema 4D zu finden sind. Dies ist durchaus rialien, die eine Grö- sinnvoll, denn ein Baum kann gerne einmal ße bis zu 1.024 Pi- 16 Materialien verwenden. Durch die Ausxeln haben können. wahl verschiedener Baumtypen füllt sich der Gesteuert werden Material-Manager also recht zügig mit neuen damit hauptsächlich Einträgen, die sich mithilfe des EbenensysÜber den eigenen Laubwerk-Browser lassen sich die installierten Bäume die Oberflächen- tems komfortabler verwalten oder auch ausauswählen und die gewünschte Detailtiefe der Materialien einstellen. farbe (Vorder- und blenden lassen. und welche Wuchshöhen die mitgelieferten Rückseite der Blätter beziehungsweise Nachdem der passende Baum gefunden Varianten des 3D-Objekts abdecken. Recht Stamm und Äste) sowie die Transluzenz-, und die Materialart und -qualität gewählt praktisch, wenn ansonsten keine direkten Bump- und Alpha-Eigenschaften. Daran wurden, können Sie den Baum direkt per Vorgaben für die Bepflanzung vorliegen. lässt sich bereits ablesen, dass die Blätter Drag-and-drop in das Ansichtsfenster zieIst das gesuchte Gewächs gefunden, sollte und Blüten nicht als tatsächliche Geometrie hen oder durch einen Doppelklick auf desman sich Gedanken zu der benötigten Qua- umgesetzt, sondern über eine Alphamaskie- sen Vorschaubild in die Szene importieren lität der Texturen machen, die für die Blätter rung aus ungleich einfacheren Formen frei- lassen. Haben Sie sich dabei vertan, lassen und die Rinde zum Einsatz kommen. Dazu gestellt werden. Sie einfach diesen Baum in Ihrer Szene ausfindet sich in der rechten unteren Ecke des Eine in Anbetracht der Komplexität si- gewählt und ersetzen diesen durch einen Browsers ein Auswahlmenü für den Rende- cherlich sinnvolle Vereinfachung, die zudem Doppelklick auf ein anderes Vorschaubild im rer und die Qualität der Materialien, die in im gängigen mittleren bis weiten Entfer- Laubwerk-Browser. drei Stufen zwischen niedrig, mittel und hoch liegen kann. Diese Einstellung kann zwar auch später noch durch einen erneuten Aufruf des Baums über den LaubwerkB rowser editier t werden, jedoch ist es sicherlich einfacher, direkt beim ersten Aufruf die gewünschte Detailtiefe der Materialien zu wählen. Bei Auswahl der niedrigen Qualität werden Die Darstellungsart lässt sich für die Editoransicht in drei Stufen reduzieren. Das Umschalten auf die jeweils beste Detailtiefe ausschließlich die beim Rendern erfolgt automatisch. 135 FOKUS FILM & VFX 3D & ANIMATION INTERACTIVE Hier sehen Sie beispielhaft für einen großen Laubbaum die drei verfügbaren Wachstumsphasen. DIGITAL ART Alle weiteren Einstellungen werden direkt am geladenen Baum-Objekt durchgeführt. Dazu gehör t auch die Wahl der gewünschten Wuchs- und Größenvariante sowie die Jahreszeit. Darstellungsoptionen Die Dichte der Zweige und Äste lässt sich über einen Grenzwert der Mindestdicke beschränken, um Polygone zu sparen oder zum Beispiel winterlichen Bäumen ein zurückgeschnittenes Äußeres zu geben. Auch die Erzeugungstiefe der Äste lässt sich definieren, um zum Beispiel abgestorbene Bäume zu simulieren. Bei Bäumen mit dichtem Laubwerk können so zusätzlich Polygone eingespart werden, ohne auf die Darstellung der vollständigen Hauptäste verzichten zu müssen. Die Dichte der Blätter und Zweige kann nicht nur für die Optimierung der Polygonanzahl, sondern auch für die Steuerung der Lichtdurchlässigkeit eines Baums verwendet werden. 136 Der Laubwerk-Baum stellt einen eigenen, prozeduralen Objekttyp dar, ist also nicht einfach nur ein Polygon-Objekt, s onder n ver f ügt über zusätzliche Optionen, vergleichbar mit einem parametrischen Grundobjekt. Los geht es dabei erneut mit einem Vorschaubild des entsprechenden Baums. Dies macht tatsächlich Sinn, denn die Darstellung im Editor kann deutlich davon abweichen. So wird jeder Baum standardmäßig erst einmal mit einer sogenannten konvexen Hülle angezeigt. Im Prinzip handelt es sich dabei nur um einen Zylinder für den Stamm und eine leicht def o r mie r te Kug el für die Krone des Baums. Dabei geht es natürlich vorranging um die Per- SCIENCE & EDUCATION SERVICE formance im Ansichtsfenster, denn so eine Darstellung kommt bereits mit 300 bis 400 Polygonen aus, vermittelt aber schon einen guten Eindruck von der Ausdehnung des tatsächlichen Baums. Da die Qualitätsstufe für das Rendering über ein zweites Menü separat gewählt werden kann, lässt sich generell im Ansichtsfenster mit dieser abstrahierten Baumform arbeiten, die dann beim Rendern automatisch gegen eine höher aufgelöste Form ausgetauscht wird. Das Prinzip entspricht also dem von externen Referenzen. Wird ein eher abstrakter Darstellungstyp benötigt, kann die konvexe Hülle aber auch für das Rendering verwendet werden. Neben der ebenfalls für den Editor abrufbaren vollen Renderqualität nennt sich eine dritte Darstellungsart Skelett und lässt bereits sehr gut die Blattdichte und Verteilung sowie den Verlauf aller Äste und Zweige erkennen, ohne mit echter 3D-Geometrie zu arbeiten. Weniger ist manchmal mehr Jede Laubwerk-Baumart kommt von Haus aus in je drei Formen mit jeweils drei Wachstumsphasen. Ohne Berücksichtigung der ebenfalls angebotenen Jahreszeiten sind dies also bereits neun unterschiedliche Varianten jedes Baums. Die Rendergeometrie eines ausgewachsenen Großbaums kann leicht weit über 2 Millionen Polygone beanspruchen. Das ist sicher hilfreich, wenn es zum Beispiel darum geht, einen Baum nur teilweise im Nahbereich der Kamera ins Bild ragen zu lassen. Ansonsten kann diese Menge an Geometrie jedoch auch zu Problemen führen, wenn mit einem GPU-Renderer gearbeitet wird, bei dem immer die gesamte Szene in den Speicher der Grafikkarte passen muss. Oft bleibt es schließlich nicht bei nur einem Baum in der Szene. Sofern möglich sollten daher Renderinstanzen verwendet werden. Eine Variation der Instanzen kann, ohne die natürliche Anmutung der Modelle zu zerstören, über eine zufällige Rotation und eine dezente Skalierung von maximal +/- 10 Prozent erfolgen. In Cinema 4D hilft das Mo- WWW.DIGITALPRODUCTION.COM AUSGABE O4:2O16 VEGETATION | LAUBWERK Clevere Optimierungsmöglichkeiten sorgen für die Reduzierung feiner Details, wie zum Beispiel das Weglassen feinster Zweige oder Blätter, ohne dass darunter der Gesamteindruck des Baums leidet. Der linke Baum verwendet in diesem Fall zum Beispiel knapp zwei Millionen Polygone weniger als der rechte. Zusätzlich ist jede Wachstumsphase eines Baums noch in drei Variationen zu haben. Dies erleichtert die Verwendung mehrerer gleichgroßer Bäume des gleichen Typs, ohne dass unnatürliche Wiederholungen sichtbar werden. Graph-Klon-Objekt oder das parametrische Pflanzenverteiler-Plug-in Surface Spread, das ebenfalls von Laubwerk entwickelt wurde, bei der Platzierung der Instanzen. In 3ds Max lässt sich dieser Arbeitsschritt unter anderem über das iToo Forest Pack Plug-in erledigen. Mehr zu Surface Spread lesen Sie in einer der kommenden DP-Ausgaben. Weiter von der Kamera entfernt stehende Bäume brauchen dabei generell nicht so viele Details wie nahe platzierte Gewächse. Zu diesem Zweck finden sich an jedem Baumobjekt weitere Einstellungen, mit denen die Anzahl der Blätter und der Detailgrad des Baumobjekts angepasst werden können. Dies lässt recht clevere Optimierungen der Polygonanzahl zu, ohne dass ein Baum direkt sichtbar an Qualität einbüßt. Dazu reduzieren Sie beispielsweise einfach an weiter entfernt stehenden Bäumen die Anzahl der Blätter über den Blattdichte-Parameter um Polygone einzusparen. Gleichzeitig erhöhen Sie die Größe der Blatt-Polygone über den Blattmenge-Wert, um die Lücken in der Baumkrone wieder optisch zu verschließen. Auf diese Weise lassen sich leicht mehrere 100.000 Polygone einsparen, ohne dass es zu einer unvorteilhaften Reduzierung der Darstellungsqualität kommt. Beide Einstellungen können aber auch unabhängig voneinander verwenden werden, wenn zum Beispiel mehr Lücken innerhalb einer Baumkrone gewünscht werden, um gegebenenfalls ein dahinter stehendes Gebäude noch besser erkennen zu können. Reduzieren Sie dann einfach prozentual die Dichte der Blätter. Neben der Blattgröße und deren Dichte kann zudem auf die Äste Einfluss genommen werden. Spätestens hier merkt man, dass es sich tatsächlich um prozedurale Baummodelle und nicht nur um eine Ansammlung fertiger Baumgeometrien handelt, die nur bei Bedarf nachgeladen werden. Äste lassen sich auf zwei verschiedene Arten optimieren. So steht einerseits ein Wert für die minimale Astdicke zur Verfügung. Wird dieser Wert erhöht, verschwinden automatisch alle dünnen Zweige am Ende der Äste. Das wirkt dann, als hätte ein Gärtner die Äste an den entsprechenden Stellen abgesägt. Ein zweiter Parameter nennt sich maximale Verzweigungstiefe und hat ausschließlich etwas mit der Aufteilung der Äste in immer kleinere Zweige zu tun. Selbst mit einer niedrigen Verzweigungstiefe können daher zum Beispiel am Ende des Stamms noch dünn auslaufende Spitzen sichtbar bleiben. Die harte Begrenzung am Ende der Zweige ist hierbei weniger deutlich sichtbar. Beide Einstellungen lassen sich auch kombinieren, um schließlich zu der gewünschten Astdichte zu gelangen, die sicherlich vor allem für kahle Winterbäume prägend ist. Da die Menge und Platzierung der Blätter nicht von dem Detailgrad der Äste und Zweige beeinflusst wird, kann vor allem bei sommerlichen Bäumen problemlos auf feine Zweige verzichtet werden, um die Polygonanzahl zu optimieren. So lassen sich besonders bei großen Laubbäumen nahezu zwei Millionen Polygone einsparen, ohne dass der Baum störend an Details verliert. Schließlich kann auch die Polygondichte entlang der Äste und Zweige noch über eine Interpolationsmethode beeinflusst werden, ähnlich wie es Cinema-4D-Nutzer von den Zwischenpunkten und der Interpolationseinstellung von Splines gewohnt sind. Diese Einstellung beeinflusst gleichermaßen die Unterteilungsdichte entlang der Zweige sowie im Umfang und kann auf die Verzweigungstiefe bezogen werden. Feine Äste erhalten dadurch einfache, quadratische Querschnitte, was für diese oft sehr dünnen Strukturen ja auch völig ausreichend ist, während die näher am Stamm liegenden Äste runder erscheinen. Anzeige FOKUS FILM & VFX 3D & ANIMATION INTERACTIVE DIGITAL ART SCIENCE & EDUCATION SERVICE Fazit Die Qualität der Astquerschnitte lässt sich für dickere Äste höher als für feine Zweige definieren. Ein weiterer Beweis dafür, dass diese Bäume prozedural erzeugt werden und es sich nicht um eine einfache Modellbibliothek handelt. Die Äste und Zweige verfügen an den Gabelungen zwar nicht über einen generierten Übergang, dies fällt jedoch in mittlerer oder weiter Entfernung nicht störend auf. Zudem sind diese Bereiche sowieso häufig von Blättern verdeckt. Sofern ein identisches Baummodell sowohl im Vordergrund als auch im Mittel- oder Hintergrund verwendet werden soll, empfiehlt es sich generell, Renderinstanzen des hochaufgelösten Vordergrundmodells zu verwenden, denn dieses Modell ist sowieso bereits im Speicher vorhanden. Eine Optimierung der Polygonanzahl an einer Kopie dieses Baums bringt in diesen Fällen also keinen Vorteil. Wer extreme Nahaufnahmen von Astgabelungen visualisieren möchte, wird jedoch eventuell enttäuscht, denn es werden keine miteinander verbundenen Meshes erzeugt. Die Zweige stecken lediglich in den dickeren Ästen, die wiederum ohne Übergang im Stamm enden. Das dürfte normalerweise jedoch kein Problem darstellen, vor allem wenn Bäume zusätzlich Laub oder Nadeln tragen. Für jede Zeit gerüstet Es liegt in der Natur der Sache, dass Architekturvisualisierungen oft herrlichstes Wetter und eine sommerliche Vegetation bevor- zugen. Die Plant Kits bieten darüber hinaus jedoch auch alle anderen Jahreszeiten an, die natürlich vor allem das Erscheinungsbild von Laubbäumen charakteristisch verändern. Die Blätter verfärben sich und variieren in ihrer Dichte, je nach gewählter Jahreszeit. Selbst die ansonsten immergrünen Nadelhölzer zeigen zur Jahreszeit passende Veränderungen wie Verfärbungen oder Blütenstände. Die Jahreszeiten führen auch bei den ansonsten eher unveränderlichen Palmen oder tropischen Pflanzen zu sichtbaren Veränderungen an der Ausprägung der Blütenstände oder gar Fruchtkörper. Die Auswahlmöglichkeit der Jahreszeit ist sicherlich nicht für jeden ausschlaggebend, aber dennoch konsequent umgesetzt. Das in dieser Hinsicht fehlende i-Tüpfelchen wäre nur noch die Darstellung von Schnee auf den Zweigen, um zum Beispiel auch noch das typische Kitschmotiv der Weihnachtspost damit abdecken zu können. Dafür müsste aktuell noch selbst Hand angelegt werden. „Club Tropicana“, Visualisierung: Zoran „Kizo“ Gorski, Arscom Studio (Cinema 4D und Thea Render mit Laubwerk Plants Kit 7 und Freebie) 138 Wer öfter realistische Bäume, Nadelhölzer oder Palmen benötigt, ist mit den Plant Kits von Laubwerk für je 149 Euro (ohne MwSt.) gut beraten. Der integrierte Browser erleichtert die Auswahl und verschiedene Wachstumsphasen und Varianten lassen keine Monotonie aufkommen, selbst wenn nur wenige Baumtypen in einem Projekt verwendet werden können. Die Einstellungen zur Detaildichte sind einfach genug gehalten, um nicht erst Handbücher wälzen zu müssen, um deren Funktion zu begreifen. Zudem wird die aktuelle Polygonanzahl permanent angezeigt, sodass Veränderungen an Einstellungen direkt auf ihre Wirksamkeit überprüft werden können. Wer extreme Nahaufnahmen von Blättern oder Astgabelungen benötigt, stößt bei der angebotenen Geometrie jedoch eventuell an eine Grenze, denn die einzelnen Blätter oder Nadeln werden über Alpha-Clipping freigestellt und sind nicht als individuelle 3D-Geometrie umgesetzt. Zudem sind die mitgelieferten Texturen mit maximal 1.024 Pixeln Auflösung nur bedingt für extreme Nahaufnahmen konzipiert. Ebenso fehlen weiche Übergänge an den Astgabelungen oder gegebenenfalls über dem Boden verlaufende Wurzeln. Für animierte Projekte wäre noch eine Option für Ast- und Blattbewegungen schön, aber das ist ehrlicherweise bei dem Preis vielleicht auch etwas zu viel verlangt. Neben der durchweg sehr natürlichen Anmutung der Bäume fallen ansonsten vor allem die enge Integration des Browsers und des parametrischen Baum-Objekts in Cinema 4D, 3ds Max und Houdini sowie die native Unterstützung verschiedener Render Engines positiv auf. Wer noch nicht restlos überzeugt ist, kann zudem über www. laubwerk.com das kostenfreie Probepaket Plants Kit Freebie laden und direkt selbst seine ersten Laubwerk-Bäume pflanzen. › ei Der Autor ist zertifizierter Maxon Instructor und bietet Coachings und individuelle Schulungen zu Cinema 4D an. Zudem ist er seit über zehn Jahren als Dienstleister für 3D-Visualisierungen und Plug-in-Entwicklungen tätig und hat diverse internationale Fachbücher veröffentlicht. „Baylor Clinic“ (Houston, Texas), Design: HKS Line, Visualisierung: Thomas Vournazos, Slashcube (Cinema 4D und Corona Renderer) WWW.DIGITALPRODUCTION.COM